- •Основы конструирования автомобилей
- •Введение
- •1. Основы проектирования автомобилей
- •1.1. Свойства автомобилей
- •1.2. Требования, предъявляемые к конструкции автомобилей
- •1.3. Стадии проектирования автомобилей
- •1.3.1. Техническое задание
- •Раздел 2 «Технические требования» определяет показатели качества и эксплуатационные характеристики автомобиля с учетом действующих стандартов и норм, в общем случае включает десять подразделов.
- •1.3.2. Эскизный проект
- •1.3.3. Технический проект
- •1.3.4. Рабочая документация
- •1.3.5. Порядок постановки автомобилей на производство
- •2. Нагрузочные и расчетные режимы. Методы расчета
- •2.1. Рабочие процессы агрегатов и систем автомобилей
- •2.2. Эквивалентная динамическая система трансмиссии автомобиля
- •2.3. Методы расчета элементов трансмиссии
- •3. Сцепления
- •3.1. Назначение. Классификация. Требования
- •3.2. Определение основных параметров сцепления
- •3.3. Рабочий процесс сцепления
- •3.4. Расчет на износ. Тепловой расчет
- •3.5. Расчет элементов сцепления
- •3.5.1. Расчет нажимных пружин
- •3.5.2. Расчет нажимного диска
- •3.5.3. Расчет ведомого диска
- •3.5.4. Расчет рычагов выключения
- •3.6. Расчет привода сцепления
- •4. Коробка передач
- •4.1. Назначение. Классификация. Требования
- •4.2. Определение основных параметров механической ступенчатой коробки передач
- •4.3. Расчет зубьев шестерен на прочность и долговечность
- •4.4. Расчет валов
- •4.5. Расчет подшипников
- •4.6. Расчет синхронизатора
- •5. Карданная передача
- •5.1. Назначение. Классификация. Требования
- •5.2. Рабочий процесс карданных шарниров
- •5.2.1. Кинематика карданных шарниров
- •5.2.2. Динамика карданного шарнира неравных угловых скоростей
- •5.3. Расчет элементов карданной передачи
- •5.3.1 Расчет карданной передачи с шарнирами неравных угловых скоростей
- •5.3.2 Расчет карданной передачи с шарнирами равных угловых скоростей
- •6. Главная передача
- •6.1. Назначение. Классификация. Требования
- •6.2. Нагрузки в главных передачах
- •6.3. Расчет шестерен главной передачи на прочность и долговечность
- •6.4. Расчет валов и подшипников главной передачи
- •7. Дифференциал
- •7.1. Назначение. Классификация. Требования
- •7.2. Кинематический анализ дифференциала
- •7.3. Расчет основных элементов дифференциала
- •8. Полуоси
- •8.1. Назначение. Классификация. Требования
- •8.2. Нагрузки, воспринимаемые полуосями
- •8.3. Расчет полуосей
- •9. Несущие системы
- •9.1. Назначение. Классификация. Требования
- •9.2. Расчет рамы автомобиля
- •9.3. Расчет кузова
- •10. Мосты
- •10.1. Назначение. Классификация. Требования
- •10.2. Расчет мостов
- •10.2.1. Расчет ведущего моста
- •10.2.2. Расчет управляемого моста
- •10.2.3. Расчет комбинированного моста
- •11. Подвески
- •11.1. Назначение. Классификация. Требования
- •11.2. Колебания и плавность хода автомобилей
- •11.3. Расчет упругих элементов подвески
- •11.4. Расчет направляющих устройств подвески
- •11.5. Расчет амортизаторов
- •12. Колеса. Шины
- •12.1. Назначение. Классификация. Требования
- •12.2. Расчет подшипников ступиц
- •13. Рулевое управление
- •13.1. Назначение. Классификация. Требования
- •13.2. Определение параметров рулевого управления
- •13.3. Кинематический расчет рулевого привода
- •13.4. Расчет элементов рулевого управления
- •14. Тормозные системы
- •14.1. Назначение. Классификация. Требования
- •14.2. Анализ тормозных механизмов
- •14.3. Расчет тормозных механизмов
- •14.4. Расчет тормозных приводов
- •Литература
3.4. Расчет на износ. Тепловой расчет
Удельную работу буксования сцепления рассчитывают по формуле:
. (3.25)
Допустимая удельная работа буксования – []= 10 120 Дж/см2.
При определении теплового режима сцепления рассчитывается нагрев ведущего диска. Маховик имеет значительно большую массу, чем нажимной диск, и поэтому температура его нагрева сравнительно невелика.
При расчете нагрева ведущего диска принимается допущение, что теплопередача в окружающую среду отсутствует и вся работа буксования используется на нагрев диска.
Нагрев ведущего диска при одном трогании с места определяют по формуле
, (3.26)
где – доля теплоты, поглощаемая диском;– масса нажимного диска;– удельная теплоемкость стали.
Допустимый нагрев нажимного диска – [] = 10 15 С.
Полученная расчетная температура является условной (определение ее проведено при одном трогании автомобиля с места) и используется при сравнительной оценке конструкций сцеплений различных типов. В действительности же процесс нагрева дисков значительно сложнее, и поэтому температура деталей сцепления в процессе работы автомобиля значительно выше.
3.5. Расчет элементов сцепления
3.5.1. Расчет нажимных пружин
Усилиецилиндрической нажимной пружины определяют по формуле:
, (3.27)
где –деформация пружины; – модуль упругости;d – диаметр проволоки пружины; –число рабочих витков; –средний диаметр витка пружины.
Допустимое усилие пружины – [] = 800 Н.
Жесткость пружины рассчитывают по формуле:
. (3.28)
Напряжение кручения пружины определяют по формуле:
. (3.29)
Допустимое напряжение кручения пружины – [] = 700 900 МПа.
Упругие характеристики двух цилиндрических пружин разной жесткости, сжатых до получения одинаковых нажимных усилий, приведены на рисунке. При уменьшении деформации пружин на одну и ту же величину, соответствующую одинаковому изнашиванию фрикционных накладок ведомого диска, пружина, имеющая меньшую жесткость, сохраняет большее нажимное усилие –> .
Однако для размещения одной пружины малой жесткости, обеспечивающей необходимое нажимное усилие, необходимо значительно увеличивать размеры сцепления. В этом случае предпочтительно применять несколько периферийно расположенных пружин малой жесткости, в сумме обеспечивающих заданное нажимное усилие
Двойные цилиндрические пружины могут располагаться парами (одна внутри другой) или по двум концентрическим окружностям.
При расчете двойных цилиндрических пружин исходят из следующих условий:
1. общее усилие всех пружин должно быть равно сумме усилий пружин наружного и внутреннего рядов – ;
2. при одинаковой деформации пружин наружного и внутреннего рядов напряжения в них должны быть одинаковыми – =,= .
Вследствие указанных условий соотношения между параметрами пружин наружного и внутреннего рядов должны быть равны:
. (3.30)
С учетом этого равенства и определяют необходимые параметры двойных цилиндрических пружин.
Нажимное усилие центральной диафрагменной пружины рассчитывают по формуле:
, (3.31)
где ;– модуль упругости 1-го рода;– коэффициент Пуассона;– толщина пружины;,b, –размеры диафрагменной пружины; – прогиб пружины; –высота сплошной части пружины.
Усилие при выключении сцепления определяют по формуле:
. (3.32)
Прогиб пружины рассчитывают по формуле:
, (3.33)
где –угловое перемещение; –жесткость лепестков пружины.
Наибольшие напряжения возникают в пружине в момент выключения сцепления со стороны ее малого торца (в основании лепестков), когда пружина выпрямляется (становится плоской).
Суммарные напряжения можно определить по формуле:
, (3.34)
где – напряжения растяжения лепестков;– напряжения изгиба.
Напряжения растяжения лепестков определяют по формуле:
, (3.35)
где – угол подъема лепестков пружины в свободном состоянии; – число лепестков пружины.
Напряжения изгиба лепестков рассчитывают по формуле:
, (3.36)
где – момент сопротивления изгибу в опасном сечении.
Напряжения в диафрагменных пружинах составляют около 1000 МПа.